低谐波双级饱和磁控电抗器研究

为了降低单相磁控电抗器(MCR)产生的高次谐波,提出将磁控电抗器工作铁心设计为双级磁饱和结构,并建立了这种铁心结构的磁路数学模型,在分析单级磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了双级磁饱和电抗器的谐波抵消原理.对所提出的双级饱和磁控电抗器进行了数值仿真和实验研究,结果表明,采用双级饱和铁心结构能将现有单级极限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到2.8%.     

基于分级磁阀结构的三相磁控电抗器谐波抑制研究

为了降低磁控电抗器MCR产生的谐波对电网的影响,笔者提出将MCR工作铁心设计为分级磁阀结构,并建立了这种铁心结构的磁路等效数学模型。在分析一般磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了分级磁阀结构电抗器的谐波抵消原理。计算结果表明分级磁阀结构电抗器将现有MCR半极限饱和条件下输入电网的最大谐波电流含量由6%降低到3%。     

新型单相低谐波饱和式可控电抗器

提出了一种新型的单相饱和式可控电抗器拓扑,将可控电抗器的控制绕组和辅助消谐绕组有机地统一起来。新的拓扑结构将控制绕组通过一个半桥控制电路和一个电压型的逆变器连接到和主绕组紧密耦合的辅助消谐绕组。消谐绕组在抑制谐波的同时担负从系统传递能量给控制绕组的功能。针对单相应用条件下,基于新的拓扑结构,利用能量平衡原理,检测系统侧的电流,在控制可控电抗器的等值电抗的同时,通过逆变器的输出电流,使可控电抗器在不同的工作状态下所产生的谐波得到补偿,从而使单相饱和式可控电抗器的谐波水平大为降低。仿真结果验证了新型拓扑结构的有效性和可行性。     

单相可控电抗器的一种谐波抑制原理及实现

新型单相可控电抗器近年来在电气化铁路动态无功补偿、自动调谐消弧线圈等方面得到了应用。减小单相应用条件下可控饱和类电抗器产生的谐波颇为困难，通常采用LC并联滤波装置，但效果不甚理想。该文提出单相应用条件下，可控电抗器的一种谐波抑帛方法，该方法将两组工作于不同电磁参数的单相可控电抗器并联，通过实施协调控制，可使每个并联单元（可控电抗器）所产生的谐波相经补偿，从而单相并联电抗器组的谐波水平大大降低。理论分析和实验结果证明了上述方法的有效性和可行性。     

连续饱和型磁控电抗器数学模型及谐波的数值计算

不同结构及尺寸的磁阀对磁控电抗器输出的谐波电流含量有不同的影响。通过对分级磁阀结构的分析,提出结构更为简单的新型磁阀——连续型磁阀。这种磁阀结构不存在分级面积及级数等问题,从而分析与设计得到简化。利用小斜率理想磁化模型及积分思想建立了连续型磁阀的等效磁化特性模型,进而得出该磁阀结构的磁控电抗器(连续饱和型磁阀式可控电抗器)的谐波特性模型。在此基础上,对连续饱和型磁控电抗器的控制特性和谐波特性进行了分析。理论研究表明:连续饱和型磁控电抗器对除3次外的5、7次谐波电流有较好的抑制效果,均不超过额定电流的0.8%。借助磁控电抗器MATLAB仿真模型进行仿真验证,实例仿真结果表明文中建立的连续饱和型磁控电抗器数学模型及其谐波理论分析是正确的。     

多级饱和磁阀式可控电抗器谐波分析数学模型

提出了一种新型基于铁心分段饱和原理的多级饱和磁阀式可控电抗器的结构(Multi-Stage Saturable Magnetic-Valve Controllable Reactor,MSMCR),可有效减小磁阀式可控电抗器输出电流中所含的谐波。该装置的铁心部分由多个具有不同长度和面积的多级磁阀截面构成,各级磁阀在工作过程中由于磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流,通过各磁阀产生谐波电流的相互补偿可达到减小输出电流中所含谐波的目的。本文依据该装置铁心结构上的特点,建立了MSMCR谐波特性的数学模型,并得到以下结论:影响MSMCR输出谐波大小的主要因素有三个,分别为铁心分级的数量及各截面的长度和面积,其中后两者对MSMCR输出谐波影响最大。通过粒子群算法对截面参数进行优化设计,可使得MSMCR输出的总谐波电流最大值理论上不超过额定输出电流的2.6%。通过仿真得到的波形和理论波形相符,结合实验分析验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性,提高了磁控电抗器的谐波性能。     

基于分级磁阀可控电抗器的谐波特性研究

针对磁阀可控电抗器(magnetic control reactor,MCR)产生谐波影响电网的问题,提出将MCR铁心设计成分级磁阀的结构。为此,从理论上比较单级和多级磁阀可控电抗器产生谐波的原理,推导出四级磁阀电抗器谐波电流的表达式,分析了电抗器在不同工作状态下各饱和度之间的关系,对两种不同结构磁阀电抗器进行模拟仿真和试验数据对比,得出与理论分析基本吻合的结论,表明四级磁阀可控电抗器可大大减少总谐波含量。     

n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法

多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电抗器的磁化特性、电流特性的数学模型,在此基础上,对采用准优化、面积渐变、半径渐变和优化4种设计方法的n级饱和磁阀式可控电抗器,从谐波、容量、结构复杂度等多方面进行综合分析,确立了相对最优的磁阀级数与尺寸设计方案。另一方面,研究了n级饱和磁阀式可控电抗器主要参数之间的关系,同时指出其在MATLAB中仿真模型的参数设计方法。仿真结果验证了所给出的n级饱和磁阀式可控电抗器仿真方法的有效性及结构特性分析结论的正确性。     

新型混合型磁控电抗器的特性研究

针对传统磁控电抗器功率损耗大,谐波电流含量高的特点,设计了一种新型混合型磁控电抗器,该混合型磁控电抗器采用磁阀式可控电抗器与不饱和铁芯电抗器线圈串联技术,中间柱不饱和铁芯上流过的交流磁通为两个边柱铁芯交流磁通之和,磁阀式可控电抗器的直流磁通不流过中间柱铁芯.该结构可以大大减小磁阀式电抗器的线圈匝数,从而减小磁控电抗器的...     

牵引变电站27.5 kV/2000 kVA单相快速响应低谐波磁控电抗器的设计

设计了一台牵引变电站27.5 kV/2000 kVA单相磁阀式可控电抗器.磁阀式可控电抗器响应速度加快会增加成本或损耗,同时会产生大量谐波,严重影响电能质量,使其在牵引变电站的应用受到限制.为此提出了一种快速响应和谐波抑制的方案,并运用Maxwell和MATLAB软件进行仿真验证.最后,制作一台27.5 kV/2000 kVA的单相油浸磁阀式可控电抗器样机,并进行了测试,结果表明运用该方案设计出的磁阀式可控电抗器具有响应快速和谐波含量低的优点.     

磁控电抗器在右江500 kV线路中的应用

我国超高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著地制约了传输功率,使线路电压过分降低。而磁控电抗器能平滑调节无功容量,抑制操作过电压和限制单相故障时引起的潜供电流。对磁控电抗器取代常规并联电抗器应用于三右—江陵500kV输电线路进行了研究,介绍了磁控电抗器的结构和基本工作原理,建立了磁控电抗器模型并在此基础上着重分析了磁控电抗器的特性。利用仿真验证了磁控电抗器应用于三右—江陵500kV线路抑制操作过电压和限制潜供电流的效果,以及磁控电抗器应用于超高压输电线路的可行性和有效性。     

基于磁控电抗器的谐波励磁方法

为了降低磁控电抗器(MCR)补偿无功功率时工作电流中的谐波含量,提出了一种新的抑制MCR谐波的方法。该方法利用MCR特有的工作方式,在其低压直流控制绕组中加入谐波电压,让其产生的特定次谐波磁通抵消铁芯中由于MCR铁芯饱和后磁化曲线非线性的影响,从而使各分支工作绕组中生成的电流中不含有该次谐波电流,这样便可有效抑制总工作电流中的谐波生成,使总工作电流谐波含量极小。同时本设计将MCR控制绕组中直流控制电压的调节与谐波电压的生成控制结合在一起,从而实现了一个直流控制电源双重功效的作用。使其在直流控制交流及谐波抑制两个方面具有低压控制高压、小容量控制大容量的优点。通过理论分析及实验仿真,证明了所述方法的可行性及有效性。     

快速响应磁控电抗器抑制特高压操作过电压研究

针对高电压等级电网的过电压限制与无功补偿存在矛盾的问题,提出了一种大容量并具有快速响应能力的磁控电抗器的设计方案.磁控电抗器的本体采用单相双绕组结构,保证了运行可靠性;接入电网的三相电抗器组的工作绕组以星形联结,中性点接小电抗,控制绕组为三角形联结以减小输出谐波;通过对低压控制回路直流电压的调节实现对电抗器输出容量的控制.提出2种励磁方式实现了磁控电抗器响应速度的大幅提高;也可采用控制绕组短接的方法实现电抗器容量的突增,以限制线路的操作过电压水平.应用一条1000 kV特高压线路模型,对采用常规并联高压电抗器和磁控高压电抗器时对三相对称合闸过电压的限制效果进行了计算分析,结果表明应用快速响应磁控电抗器可以对特高压线路操作过电压进行有效限制.     

可控电抗器及其谐波抑制的研究

阐述了磁阀式可控电抗器的基本结构和工作原理,以抑制可控电抗器在接入电网时自身向电网注入的谐波为目的,分析了其谐波抑制措施。提出了一种基于移相绕组的新型可控电抗器的谐波抑制拓扑结构:将可控电抗器接成三角形,然后通过移相绕组接入电网。同时,根据系统的容量、对系统的要求以及所要消除的谐波次数等,设计相应的相间绕组的连接方式和选取合适的移相绕组匝数,以此来获得所需要的移相电压,从而削弱由可控电抗器本身所产生的谐波。通过EMTDC/PSCAD软件进行了仿真,把配置移相绕组前后的可控电抗器电路的电流波形进行了对比,并对其谐波含量做了傅立叶分析,结果表明,配置移相绕组能很好地抑制可控电抗器向电网注入的谐波,验证了论文提出方案的有效性。     

新型110 kV磁控电抗器的监控系统研制

国内首台国产110 kV并联磁控电抗器已经在湖南怀化220 kV田家变投入运行,笔者介绍了该磁控电抗器监控系统的研制。首先介绍了磁控电抗器监控系统基本结构,简要介绍了IEC 60870-5-103通信规约(103规约)以及与监控系统联机通信的许继变电站综合自动化CBZ-8000系统,然后给出了磁控电抗器的控制策略,并根据其工作特性及其控制装置的配置特点,给出了103规约在该监控系统中的具体实现方法。实践证明,通过该监控系统,新型磁控电抗器能够实现良好的动态无功补偿功能。